Descomposición

La descomposición o pudrición es el proceso por el cual las sustancias orgánicas muertas se descomponen en materia orgánica o inorgánica más simple, como dióxido de carbono, agua, azúcares simples y sales minerales. El proceso es parte del ciclo de nutrientes y es esencial para reciclar la materia finita que ocupa el espacio físico en la biosfera. Los cuerpos de los organismos vivos comienzan a descomponerse poco después de la muerte. Los animales, como los gusanos, también ayudan a descomponer los materiales orgánicos. Los organismos que hacen esto se conocen como descomponedores. Aunque no hay dos organismos que se descompongan de la misma manera, todos pasan por las mismas etapas secuenciales de descomposición. La ciencia que estudia la descomposición se conoce generalmente como tafonomía de la palabra griega taphos, que significa tumba. La descomposición también puede ser un proceso gradual para los organismos que tienen largos períodos de latencia.

Se puede diferenciar la sustancia abiótica de la biótica (biodegradación). El primero significa "degradación de una sustancia por procesos químicos o físicos, por ejemplo, hidrólisis. El segundo significa "la descomposición metabólica de materiales en componentes más simples por parte de organismos vivos", típicamente por microorganismos.

Descomposición animal

La descomposición comienza en el momento de la muerte, causada por dos factores: 1.) autólisis, la descomposición de los tejidos por los propios químicos y enzimas internos del cuerpo, y 2.) putrefacción, la descomposición de los tejidos por bacterias. Estos procesos liberan compuestos como la cadaverina y la putrescina, que son la principal fuente del inconfundible olor pútrido del tejido animal en descomposición.

Los principales descomponedores son bacterias u hongos, aunque los carroñeros más grandes también juegan un papel importante en la descomposición si el cuerpo es accesible a insectos, ácaros y otros animales. Los artrópodos más importantes que intervienen en el proceso son los escarabajos carroñeros, los ácaros, las moscas de la carne (Sarcophagidae) y las moscas azules (Calliphoridae), como la mosca botella verde que se ve en verano. En América del Norte, los animales no insectos más importantes que suelen estar involucrados en el proceso incluyen mamíferos y pájaros carroñeros, como coyotes, perros, lobos, zorros, ratas, cuervos y buitres. Algunos de estos carroñeros también extraen y esparcen huesos, que luego ingieren. Los ambientes acuáticos y marinos tienen agentes degradantes que incluyen bacterias, peces, crustáceos, larvas de moscasy otros carroñeros.

Etapas de descomposición

Se utilizan cinco etapas generales para describir el proceso de descomposición en animales vertebrados: fresco, hinchado, descomposición activa, descomposición avanzada y seco/restos. Las etapas generales de descomposición se combinan con dos etapas de descomposición química: autólisis y putrefacción. Estas dos etapas contribuyen al proceso químico de descomposición, que descompone los componentes principales del cuerpo. Con la muerte, el microbioma del organismo vivo colapsa y es seguido por el necrobioma que sufre cambios predecibles a lo largo del tiempo.

Fresco

Entre aquellos animales que tienen corazón, la etapa "fresca" comienza inmediatamente después de que el corazón deja de latir. Desde el momento de la muerte, el cuerpo comienza a enfriarse o calentarse para igualar la temperatura del ambiente, durante una etapa llamada algor mortis. Poco después de la muerte, entre tres y seis horas, los tejidos musculares se vuelven rígidos e incapaces de relajarse, durante una etapa llamada rigor mortis. Dado que la sangre ya no se bombea a través del cuerpo, la gravedad hace que se drene hacia las partes dependientes del cuerpo, creando una decoloración general de color púrpura azulado denominada livor mortis o, más comúnmente, lividez. Dependiendo de la posición del cuerpo, estas partes variarían. Por ejemplo, si la persona estaba boca arriba cuando murió, la sangre se acumularía en las partes que tocan el suelo. Si la persona estaba colgada,

Una vez que el corazón se detiene, la sangre ya no puede suministrar oxígeno ni eliminar el dióxido de carbono de los tejidos. La disminución resultante del pH y otros cambios químicos hacen que las células pierdan su integridad estructural, provocando la liberación de enzimas celulares capaces de iniciar la descomposición de las células y tejidos circundantes. Este proceso se conoce como autólisis.

Los cambios visibles causados ​​por la descomposición son limitados durante la etapa fresca, aunque la autólisis puede causar la aparición de ampollas en la superficie de la piel.

La pequeña cantidad de oxígeno que queda en el cuerpo se agota rápidamente por el metabolismo celular y los microbios aeróbicos naturalmente presentes en las vías respiratorias y gastrointestinales, creando un ambiente ideal para la proliferación de organismos anaeróbicos. Estos se multiplican, consumiendo los carbohidratos, lípidos y proteínas del cuerpo, para producir una variedad de sustancias que incluyen ácido propiónico, ácido láctico, metano, sulfuro de hidrógeno y amoníaco. El proceso de proliferación microbiana dentro de un cuerpo se conoce como putrefacción y conduce a la segunda etapa de descomposición, conocida como hinchazón.

Las moscas azules y las moscas de la carne son los primeros insectos carroñeros en llegar y buscan un sitio de oviposición adecuado.

Inflar

La etapa de hinchazón proporciona la primera señal visual clara de que la proliferación microbiana está en marcha. En esta etapa tiene lugar el metabolismo anaeróbico, que conduce a la acumulación de gases, como el sulfuro de hidrógeno, el dióxido de carbono, el metano y el nitrógeno. La acumulación de gases dentro de la cavidad corporal provoca la distensión del abdomen y le da al cadáver su apariencia general hinchada. Los gases producidos también hacen que los líquidos naturales y los tejidos licuados se vuelvan espumosos. A medida que aumenta la presión de los gases dentro del cuerpo, los fluidos se ven obligados a escapar de los orificios naturales, como la nariz, la boca y el ano, y entrar en el entorno circundante. La acumulación de presión combinada con la pérdida de integridad de la piel también puede provocar la ruptura del cuerpo.

Las bacterias anaerobias intestinales transforman la hemoglobina en sulfhemoglobina y otros pigmentos coloreados. Los gases asociados que se acumulan dentro del cuerpo en este momento ayudan en el transporte de sulfhemoglobina por todo el cuerpo a través de los sistemas circulatorio y linfático, lo que le da al cuerpo una apariencia general jaspeada.

Si los insectos tienen acceso, los gusanos eclosionan y comienzan a alimentarse de los tejidos del cuerpo. La actividad de los gusanos, típicamente confinada a los orificios naturales y las masas debajo de la piel, hace que la piel se deslice y el cabello se desprenda de la piel. La alimentación de gusanos y la acumulación de gases dentro del cuerpo conducen eventualmente a rupturas de la piel post mortem que luego permitirán la purga de gases y fluidos en el entorno circundante. Las rupturas en la piel permiten que el oxígeno vuelva a entrar en el cuerpo y proporciona más área de superficie para el desarrollo de larvas de moscas y la actividad de microorganismos aeróbicos. La purga de gases y fluidos da como resultado los fuertes olores distintivos asociados con la descomposición.

Decaimiento activo

La descomposición activa se caracteriza por el período de mayor pérdida de masa. Esta pérdida se produce como resultado tanto de la alimentación voraz de los gusanos como de la purga de fluidos de descomposición en el entorno circundante. Los fluidos purgados se acumulan alrededor del cuerpo y crean una isla de descomposición de cadáveres (CDI). La licuefacción de los tejidos y la desintegración se hacen evidentes durante este tiempo y persisten los olores fuertes. El final de la descomposición activa está señalado por la migración de gusanos fuera del cuerpo para convertirse en pupa.

Decaimiento avanzado

La descomposición se inhibe en gran medida durante la descomposición avanzada debido a la pérdida de material cadavérico fácilmente disponible. La actividad de los insectos también se reduce durante esta etapa. Cuando el cadáver se encuentra en el suelo, el área que lo rodea mostrará evidencia de muerte vegetal. El CDI que rodea el cadáver mostrará un aumento en el carbono y los nutrientes del suelo, como fósforo, potasio, calcio y magnesio; cambios en el pH; y un aumento significativo en el nitrógeno del suelo.

Seco/permanece

Durante la etapa seca/de restos, puede ocurrir el resurgimiento del crecimiento de las plantas alrededor del CDI y es una señal de que los nutrientes presentes en el suelo circundante aún no han regresado a sus niveles normales. Todo lo que queda del cadáver en esta etapa es piel, cartílagos y huesos secos, que se secarán y blanquearán si se exponen a los elementos. Si se extrae todo el tejido blando del cadáver, se dice que está completamente esqueletizado, pero si solo quedan expuestas partes de los huesos, se dice que está parcialmente esqueletizado.

Canales de cerdo en las diferentes etapas de descomposición: Fresco > Hinchado > Descomposición activa > Descomposición avanzada > Restos secos

Factores que afectan la descomposición de los cuerpos.

Exposición a los elementos

Un cadáver que ha estado expuesto a elementos abiertos, como el agua y el aire, se descompondrá más rápidamente y atraerá mucha más actividad de insectos que un cuerpo enterrado o confinado en artefactos o equipos de protección especiales. Esto se debe, en parte, a la cantidad limitada de insectos que pueden penetrar un ataúd y las temperaturas más bajas debajo del suelo.

La velocidad y la forma de descomposición en el cuerpo de un animal se ven fuertemente afectadas por varios factores. En grados aproximadamente descendentes de importancia, son:

• Temperatura;
• La disponibilidad de oxígeno;
• Embalsamamiento previo;
• Causa de la muerte;
• Entierro, profundidad del entierro y tipo de suelo;
• Acceso por carroñeros;
• Trauma, incluyendo heridas y golpes aplastantes;
• Humedad, o humedad;
• Lluvia;
• Tamaño corporal y peso;
• Composición;
• Ropa;
• La superficie sobre la que descansa el cuerpo;
• Alimentos/objetos dentro del tracto digestivo del espécimen (tocino en comparación con lechuga).

La velocidad a la que se produce la descomposición varía mucho. Factores como la temperatura, la humedad y la estación de la muerte determinan qué tan rápido se esqueletizará o momificará un cuerpo fresco. Una guía básica para el efecto del medio ambiente en la descomposición se da como la Ley (o Razón) de Casper: si todos los demás factores son iguales, entonces, cuando hay libre acceso al aire, un cuerpo se descompone dos veces más rápido que si estuviera sumergido en agua y ocho veces más rápido que si estuviera sumergido en agua. más rápido que si estuviera enterrado en la tierra. En última instancia, la tasa de descomposición bacteriana que actúa sobre el tejido dependerá de la temperatura del entorno. Las temperaturas más frías disminuyen la tasa de descomposición, mientras que las temperaturas más cálidas la aumentan. Un cuerpo seco no se descompondrá de manera eficiente. La humedad ayuda al crecimiento de microorganismos que descomponen la materia orgánica,

La variable más importante es la accesibilidad del cuerpo a los insectos, particularmente a las moscas. En la superficie de las áreas tropicales, los invertebrados por sí solos pueden reducir fácilmente un cadáver totalmente descarnado a huesos limpios en menos de dos semanas. El esqueleto en sí no es permanente; los ácidos en los suelos pueden reducirlo a componentes irreconocibles. Esta es una de las razones dadas por la falta de restos humanos encontrados en los restos del Titanic., incluso en partes del barco consideradas inaccesibles para los carroñeros. El hueso recién esqueletizado a menudo se denomina hueso "verde" y tiene una sensación grasosa característica. Bajo ciertas condiciones (normalmente suelo fresco y húmedo), los cuerpos pueden someterse a saponificación y desarrollar una sustancia cerosa llamada adipocere, causada por la acción de los químicos del suelo sobre las proteínas y grasas del cuerpo. La formación de adipocere retarda la descomposición al inhibir las bacterias que causan la putrefacción.

En condiciones extremadamente secas o frías, el proceso normal de descomposición se detiene, ya sea por falta de humedad o de controles de temperatura sobre la acción bacteriana y enzimática, lo que hace que el cuerpo se conserve como una momia. Las momias congeladas comúnmente reinician el proceso de descomposición cuando se descongelan (ver Ötzi the Iceman), mientras que las momias desecadas por calor permanecen así a menos que estén expuestas a la humedad.

Los cuerpos de los recién nacidos que nunca ingirieron alimentos son una importante excepción al proceso normal de descomposición. Carecen de la flora microbiana interna que produce gran parte de la descomposición y, con bastante frecuencia, se momifican si se mantienen incluso en condiciones moderadamente secas.

Anaeróbico vs aeróbico

La descomposición aeróbica tiene lugar en presencia de oxígeno. Esto es más común que ocurra en la naturaleza. Los organismos vivos que usan oxígeno para sobrevivir se alimentan del cuerpo. La descomposición anaeróbica tiene lugar en ausencia de oxígeno. Este podría ser un lugar donde el cuerpo está enterrado en materia orgánica y el oxígeno no puede llegar a él. Este proceso de putrefacción va acompañado de un mal olor debido al sulfuro de hidrógeno y la materia orgánica que contiene azufre.

Preservación artificial

El embalsamamiento es la práctica de retrasar la descomposición de los restos humanos y animales. El embalsamamiento retarda un poco la descomposición, pero no la previene indefinidamente. Los embalsamadores suelen prestar mucha atención a las partes del cuerpo que ven los dolientes, como la cara y las manos. Los productos químicos utilizados en el embalsamamiento repelen a la mayoría de los insectos y ralentizan la putrefacción bacteriana ya sea matando las bacterias existentes dentro o sobre el cuerpo o "fijando" las proteínas celulares, lo que significa que no pueden actuar como fuente de nutrientes para infecciones bacterianas posteriores. En ambientes suficientemente secos, un cuerpo embalsamado puede terminar momificado y no es raro que los cuerpos permanezcan preservados en una medida visible después de décadas. Los cuerpos embalsamados visibles notables incluyen los de:

• Eva Perón de Argentina, cuyo cuerpo fue inyectado con parafina se mantuvo perfectamente conservado durante muchos años, y hasta donde se sabe (su cuerpo ya no está en exhibición pública).
• Vladimir Lenin de la Unión Soviética, cuyo cuerpo se mantuvo sumergido en un tanque especial de líquido durante décadas y se exhibe públicamente en el Mausoleo de Lenin.
  • Otros líderes comunistas con cultos pronunciados a la personalidad como Mao Zedong, Kim Il-sung, Ho Chi Minh, Kim Jong-il y, más recientemente, Hugo Chávez también han conservado sus cadáveres al estilo de la preservación de Lenin y ahora se exhiben en sus respectivos mausoleos.
• El Papa Juan XXIII, cuyo cuerpo preservado se puede ver en la Basílica de San Pedro.
• Padre Pio, cuyo cuerpo fue inyectado con formalina antes del entierro en una bóveda seca de la que luego fue sacado y puesto en exhibición pública en el San Giovanni Rotondo.

Preservación del medio ambiente

Un cuerpo enterrado en un ambiente suficientemente seco puede conservarse bien durante décadas. Esto se observó en el caso del activista de derechos civiles asesinado Medgar Evers, que se encontró casi perfectamente conservado más de 30 años después de su muerte, lo que permitió una autopsia precisa cuando se reabrió el caso de su asesinato en la década de 1990.

Los cuerpos sumergidos en una turbera pueden "embalsamarse" de forma natural, lo que detiene la descomposición y da como resultado un espécimen preservado conocido como cuerpo de pantano. Las condiciones generalmente frías y anóxicas en estos entornos limitan la tasa de actividad microbiana, lo que limita el potencial de descomposición. El tiempo para que un cuerpo embalsamado sea reducido a un esqueleto varía mucho. Incluso cuando un cuerpo está descompuesto, el tratamiento de embalsamamiento aún se puede lograr (el sistema arterial se descompone más lentamente), pero no restauraría una apariencia natural sin una reconstrucción extensa y un trabajo cosmético, y se usa principalmente para controlar los malos olores debido a la descomposición.

Un animal puede conservarse casi a la perfección, durante millones de años en una resina como el ámbar.

Hay algunos ejemplos en los que los cuerpos se han conservado inexplicablemente (sin intervención humana) durante décadas o siglos y parecen casi iguales a cuando murieron. En algunos grupos religiosos, esto se conoce como incorruptibilidad. No se sabe si un cuerpo puede permanecer libre de descomposición sin preservación artificial ni por cuánto tiempo.

Importancia para las ciencias forenses

Varias ciencias estudian la descomposición de los cuerpos bajo la rúbrica general de ciencia forense porque el motivo habitual de tales estudios es determinar el tiempo y la causa de la muerte para efectos legales:

• La tafonomía forense estudia específicamente los procesos de descomposición para aplicar los principios biológicos y químicos a los casos forenses para determinar el intervalo post-mortem (PMI), el intervalo post-entierro así como para localizar fosas clandestinas.
• La patología forense estudia las pistas sobre la causa de la muerte encontrada en el cadáver como un fenómeno médico.
• La entomología forense estudia los insectos y otras alimañas que se encuentran en los cadáveres; la secuencia en la que aparecen, los tipos de insectos y dónde se encuentran en su ciclo de vida son pistas que pueden arrojar luz sobre el momento de la muerte, la duración de la exposición de un cadáver y si el cadáver fue movido.
• La antropología forense es la rama médico-legal de la antropología física que estudia esqueletos y restos humanos, generalmente para buscar pistas sobre la identidad, edad, sexo, altura y etnia de su antiguo propietario.

El Centro de Investigación Antropológica de la Universidad de Tennessee (más conocido como Body Farm) en Knoxville, Tennessee, tiene varios cuerpos dispuestos en diversas situaciones en un terreno cercado cerca del centro médico. Los científicos de Body Farm estudian cómo se descompone el cuerpo humano en diversas circunstancias para obtener una mejor comprensión de la descomposición.

Descomposición de plantas

La descomposición de la materia vegetal ocurre en muchas etapas. Comienza con la lixiviación por agua; los compuestos de carbono solubles y que se pierden más fácilmente se liberan en este proceso. Otro proceso inicial es la ruptura o fragmentación física del material vegetal en trozos más pequeños que tienen una mayor superficie para la colonización y el ataque microbiano. En las plantas muertas más pequeñas, este proceso lo lleva a cabo en gran medida la fauna de invertebrados del suelo, mientras que en las plantas más grandes, las formas de vida principalmente parásitas, como insectos y hongos, desempeñan un papel importante en la descomposición y no son asistidas por numerosas especies de detritívoros.

Después de esto, los detritos de la planta (que consisten en celulosa, hemicelulosa, productos microbianos y lignina) sufren una alteración química por parte de los microbios. Diferentes tipos de compuestos se descomponen a diferentes velocidades. Esto depende de su estructura química.

Por ejemplo, la lignina es un componente de la madera, que es relativamente resistente a la descomposición y, de hecho, solo puede ser descompuesto por ciertos hongos, como los hongos de la podredumbre negra. La descomposición de la madera es un proceso complejo en el que intervienen hongos que transportan nutrientes desde el entorno exterior a la madera escasa desde el punto de vista nutricional. Debido a este enriquecimiento nutricional, la fauna de insectos saproxílicos puede desarrollarse y, a su vez, afectar la madera muerta, contribuyendo a la descomposición de la madera y al ciclo de nutrientes en el suelo del bosque. La lignina es uno de esos productos restantes de plantas en descomposición con una estructura química muy compleja que hace que la tasa de descomposición microbiana se reduzca. El calor aumenta la velocidad de descomposición de las plantas, en la misma cantidad, independientemente de la composición de la planta.

En la mayoría de los ecosistemas de pastizales, los daños naturales causados ​​por el fuego, los insectos que se alimentan de materia en descomposición, las termitas, los mamíferos que pastan y el movimiento físico de los animales a través de la hierba son los principales agentes de descomposición y ciclo de nutrientes, mientras que las bacterias y los hongos desempeñan los papeles principales en la descomposición. mayor descomposición.

Los aspectos químicos de la descomposición de las plantas siempre involucran la liberación de dióxido de carbono. De hecho, la descomposición contribuye con más del 90 por ciento del dióxido de carbono que se libera cada año.

Descomposición de alimentos

La descomposición de los alimentos, ya sean vegetales o animales, llamada deterioro en este contexto, es un importante campo de estudio dentro de la ciencia de los alimentos. La descomposición de los alimentos puede retrasarse mediante la conservación. El deterioro de la carne se produce, si la carne no se trata, en cuestión de horas o días y da como resultado que la carne se vuelva inapetecible, venenosa o infecciosa. El deterioro es causado por la infección prácticamente inevitable y la posterior descomposición de la carne por bacterias y hongos, que son transmitidos por el propio animal, por las personas que manipulan la carne y por sus implementos. La carne se puede mantener comestible durante mucho más tiempo, aunque no indefinidamente, si se observa una higiene adecuada durante la producción y el procesamiento, y si se aplican procedimientos apropiados de seguridad alimentaria, conservación y almacenamiento de alimentos.

El deterioro de los alimentos se atribuye a la contaminación por microorganismos como bacterias, mohos y levaduras, junto con la descomposición natural de los alimentos. Estas bacterias de descomposición se reproducen a un ritmo rápido en condiciones de humedad y temperaturas preferidas. Cuando faltan las condiciones adecuadas, las bacterias pueden formar esporas que acechan hasta que surgen las condiciones adecuadas para continuar la reproducción.

Tasa de descomposición

La tasa de descomposición se rige por tres conjuntos de factores: el entorno físico (temperatura, humedad y propiedades del suelo), la cantidad y calidad del material muerto disponible para los descomponedores y la naturaleza de la comunidad microbiana misma.

Las tasas de descomposición son bajas en condiciones muy húmedas o muy secas. Las tasas de descomposición son más altas en condiciones húmedas y húmedas con niveles adecuados de oxígeno. Los suelos húmedos tienden a tener deficiencia de oxígeno (esto es especialmente cierto en los humedales), lo que ralentiza el crecimiento microbiano. En los suelos secos, la descomposición también se ralentiza, pero las bacterias continúan creciendo (aunque a un ritmo más lento) incluso después de que los suelos se vuelven demasiado secos para permitir el crecimiento de las plantas. Cuando regresan las lluvias y los suelos se humedecen, el gradiente osmótico entre las células bacterianas y el agua del suelo hace que las células ganen agua rápidamente. En estas condiciones, muchas células bacterianas estallan y liberan un pulso de nutrientes. Las tasas de descomposición también tienden a ser más lentas en suelos ácidos.Los suelos que son ricos en minerales arcillosos tienden a tener tasas de descomposición más bajas y, por lo tanto, niveles más altos de materia orgánica. Las partículas más pequeñas de arcilla dan como resultado un área de superficie más grande que puede contener agua. Cuanto mayor sea el contenido de agua de un suelo, menor será el contenido de oxígeno y, en consecuencia, menor será la tasa de descomposición. Los minerales arcillosos también unen partículas de material orgánico a su superficie, haciéndolas menos accesibles a los microbios. La alteración del suelo, como la labranza, aumenta la descomposición al aumentar la cantidad de oxígeno en el suelo y al exponer nueva materia orgánica a los microbios del suelo.

La calidad y cantidad del material disponible para los descomponedores es otro factor importante que influye en la tasa de descomposición. Sustancias como azúcares y aminoácidos se descomponen fácilmente y se consideran lábiles. La celulosa y la hemicelulosa, que se descomponen más lentamente, son "moderadamente lábiles". Los compuestos que son más resistentes a la descomposición, como la lignina o la cutina, se consideran recalcitrantes. La basura con una mayor proporción de compuestos lábiles se descompone mucho más rápidamente que la basura con una mayor proporción de material recalcitrante. En consecuencia, los animales muertos se descomponen más rápidamente que las hojas muertas, que a su vez se descomponen más rápidamente que las ramas caídas.A medida que la materia orgánica del suelo envejece, su calidad disminuye. Los compuestos más lábiles se descomponen rápidamente, dejando una proporción cada vez mayor de material recalcitrante. Las paredes de las células microbianas también contienen materiales recalcitrantes como la quitina, y estos también se acumulan a medida que los microbios mueren, lo que reduce aún más la calidad de la materia orgánica del suelo.